Зовнішнє врівноваження колінчастого валу дизеля засобами ПК ANSYS
Опис сучасних методів проектування та розробка логіко-математичної моделі зовнішнього врівноваження колінчастого валу дизеля. Опис функціональних можливостей програмних комплексів. Креслення статично врівноваженого валу в Solidworks та охорона праці.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 05.06.2014 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ЗМІСТ
- ВСТУП
- 1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
- 1.1 Опис колінчастих валів
- 1.2 Опис сучасних методів проектування та розрахунку
- 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ
- 3. РОЗРОБКА ЛОГІКО-МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ЗОВНІШНЬОГО ВРІВНОВАЖЕННЯ КОЛІНЧАСТОГО ВАЛУ ДИЗЕЛЯ
- 4. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ДЛЯ РОЗРОБКИ МЕТОДИКИ СТАТИЧНОГО ВРІВНОВАЖЕННЯ КОЛІНЧАСТОГО ВАЛУ ДИЗЕЛЯ
- 4.1 Загальні умови зовнішньої врівноваженості машини
- 4.1.1 Умови зовнішньої врівноваженості роторів
- 4.2. Статична неврівноваженність
- 4.2.1 Допуски на статичну неврівноваженість
- 4.3 Теоретичні основи методу скінченних елементів
- 4.3.1 Матриця мас для кінцевого елемента
- 5. ОПИС ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ ПРОГРАМНИХ КОМПЛЕКСІВ
- 5.1 CAE система ANSYS
- 5.2. CAD система SolidWorks
- 6. РОЗРОБКА МОДЕЛІ КОЛІНЧАСТОГО ВАЛУ ТРИЦИЛІНДРОВОГО ДВОТАКТНОГО ДИЗЕЛЯ
- 6.1 Розробка параметричної моделі колінчастого валу
- 6.2. Розробка розрахункової і проектної моделей колінчастого валу
- 6.2.1 Розрахункова схема
- 6.2.3 Розробка алгоритму і макросу побудови розрахункової моделі на мові APDL
- 6.2.4 Побудова розрахункової моделі колінчастого валу в ANSYS
- 6.2.5 Побудова моделі колінчастого валу в SolidWorks
- 7. МЕТОДИКА СТАТИЧНОГО ВРІВНОВАЖЕННЯ КОЛІНЧАСТОГО ВАЛУ ТА ЇЇ РЕАЛІЗАЦІЯ ЗАСОБАМИ ПК ANSYS
- 7.1 Методика статичного врівноваження колінчастого валу
- 7.2 Реалізація методики статичного врівноваження валу
- 8. КРЕСЛЕННЯ СТАТИЧНО ВРІВНОВАЖЕНОГО ВАЛУ В SolidWorks
- 9. ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
- 9.1 Загальні відомості про охорону праці
- 9.2 Виробнича санітарія
- 9.2.1 Параметри мікроклімату
- 9.2.2 Виробниче освітлення
- 9.2.3 Шум і вібрація
- 9.2.4 Електромагнітні випромінювання
- 9.2.5 Електробезпека
- 9.2.6 Пожежна безпека
- 9.3 Охорона навколишнього середовища
- 10. ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА
- 10.1 Техніко-економічний огляд прийняття рішень
- 10.2 Розрахунок кошторису витрат на НДР
- 10.2.1 Заробітна плата
- 10.2.2 Відрахування в бюджет
- 10.2.3 Витрати на матеріали
- 10.2.4 Витрати на електроенергію
- 10.2.5 Витрати на воду й інші ресурси
- 10.2.6 Витрати на устаткування і покупні вироби
- 10.2.7 Витрати на малоцінний інвентар
- 10.2.8 Амортизаційні відрахування
- ВИСНОВКИ
- СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ
ВСТУП
Колінчастий вал є найскладнішою в конструктивному виконанні і найбільш напруженою деталлю кривошипно-шатунного механізму. Він сприймає зусилля від шатунів і передає його механізмам силової передачі. За його допомогою приводяться в дію також різні механізми і деталі двигуна. Колінчастий вал в парі з блоком циліндрів є основними базовими деталями, що визначають термін служби дизеля.
Колінчастий вал дизеля працює в дуже складних і важких умовах. Завдяки тому, що шатунні шийки зміщені відносно центра обертання колінчастого вала, при роботі дизеля виникають сили інерції поступальних і обертальних рухомих мас. З огляду на це до якості виготовлення валів пред'являють високі вимоги. Їх виготовляють зі сталі куванням або штампуванням, а також з високоміцного чавуну шляхом відливання.
Неврівноважені сили, змінні за величиною і напрямком, викликають вібрації дизеля і установки, на якій він встановлений. Найбільші вібрації викликають сили інерції поступально-рухомих і обертових мас. Вібрації негативно впливають як на людей, що знаходяться в зоні роботи дизеля, так і на сам дизель. Вони викликають підвищений знос деталей, їх втомні руйнування, ослаблення болтових з'єднань, підвищують витрати палива та призводять до падіння потужності двигуна. З огляду на це, зовнішня неврівноваженість машини є шкідливим явищем, і тому її потрібно вміти оцінити і при необхідності зменшити або повністю усунути.
В даній роботі ми займаємося розробкою методики статичного врівноваження колінчастого валу дизеля. В наш час дизельні двигуни мають дуже широкий спектр застосування. Їх використовують для приводу стаціонарних силових установок, на рейкових і безрейкових транспортних засобах, самохідних машинах і механізмах, а також у суднобудуванні в якості головних і допоміжних двигунів. Тому вирішення проблеми врівноваження колінчастого валу дизеля є дуже актуальною.
Сучасні тенденції в механіці та машинобудуванні зводяться до того, щоб повністю автоматизувати процес проектування. Для цього використовують програмні комплекси, такі як CAE ANSYS, CAD SolidWorks, тощо. За допомогою цих пакетів ми маємо змогу оцінити працездатність виробу, не вдаючись до значних часових і грошових витрат, а також дізнатись характеристику того, як буде вести себе в реальності розроблена на комп'ютері модель виробу. У даній роботі була створена параметрична модель колінчастого валу трициліндрового двотактного дизеля і розроблена методика його статичного врівноваження. Для цього ми використовували універсальну програмну систему скінченно-елементного (МСЕ) аналізу ANSYS, за допомогою якої ми маємо змогу не тільки отримати всі необхідні нам результати розрахунків, а ще й варіювати параметри конструкції, що є важливим в процесі врівноваження валу.
проектування solidworks вал дизель
1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
1.1 Опис колінчастих валів
Основною задачею при виконанні роботи була розробка методики зовнішнього врівноваження колінчастого валу дизеля.
Колінчастий вал є найскладнішою в конструктивному виконанні і найбільш напруженою деталлю кривошипно-шатунного механізму[1].
Колінчастий вал дизеля працює в дуже складних і важких умовах. Він зазнає значних зусиль тиску газів, що передаються шатунно-поршневим механізмом, від сил інерції поступально і обертально рухомихмас, а також зусилля моменти, що виникають внаслідок крутильних коливань[2].
Він сприймає зусилля від шатунів і передає його механізмам силової передачі. За його допомогою приводяться в дію також різні механізми і деталі двигуна. Колінчастий вал в парі з блоком циліндрів є основними базовими деталями, що визначають термін служби дизеля.
З огляду на складність виготовлення велику трудомісткість при заміні колінчатих валів, до матеріалу і якості їх виготовлення пред'являютьвисокі вимоги. Колінчасті вали дизелів виготовляють із сталі куваннямабо штампуванням або з високо-міцного чавуну шляхом відливання
В наш час дизельні двигуни мають дуже широкий спектр застосування. Їх використовують для приводу стаціонарних силових установок, на рейкових і безрейкових транспортних засобах, самохідних машинах і механізмах, а також у суднобудуванні в якості головних і допоміжних двигунів[3].
1.2 Опис сучасних методів проектування та розрахунку
Для виконання розрахунків було використано основні теорії деталей машин.
Викладено основи теорії, розрахунку і конструювання деталей машин. Перероблено у відповідності з новими нормативними документами та навчальною програмою, доповнено сучасними матеріалами щодо забезпечення і розрахунку надійності та автоматизації проектування [4]
У книзі розглянуті питання, пов'язані з кінематикою кривошипно-шатунного механізму і силам, переданим його ланками, включаючи шийки колінчастого валу, зовнішньої і внутрішньої врівноваженості, нерівномірності крутного моменту і обертання вала двигунів внутрішнього згоряння (однорядних, V-образних, з розбіжними поршнями, W -образних і зіркоподібних). Книга містить теоретичні обгрунтування методів динамічних розрахунків і конкретні приклади останніх стосовно до перерахованих типам двигунів[5].
У книзі представлені методи розрахунку неврівноважених сил машин, прикладених до фундаменту, і коливання фундаментів під дією цих сил. Розглядаються питання зовнішнього урівноваження машин, балансування швидкообертаючих роторів, а так само зменшення коливань фундаментів за допомогою амортизаторів. У книзі так само приділено увагу питанням усунення небезпечних коливань машинних установок і окремих деталей машин шляхом застосування спеціальних пристроїв - антівібраторов і демпферів коливань.[6].
Підручник складається з двох розділів, в розділі I викладено загальні методи визначення кінематичних та динамічних характеристик механізмів, машин і систем машин, у II розділі - методи проектування схем основних видів механізмів, управління рухом системи механізмів Виклад дано на основі графічних і графоаналітичних методів визначення параметрів механізмів, а також аналітичних з використанням ЕОМ.[7]
Основним методом розрахунку був сучасний метод скінченних елементів.
Метод скінченних елементів - один з найбільш ефективних сучасних методів чисельного рішення інженерних, фізичних та математичних задач із застосуванням обчислювальних машин. Розглянуті основні принципи методу кінцевих елементів та їх застосування до задач теорії пружності, теорії пластин і оболонок, теплопровідності, теорії потенціалу. Значну увагу приділено ізопараметричним криволінійним елементам, динамічним завданням і нелінійним проблемам, зумовленим пластичністю і великими переміщеннями. Книга представляє великий інтерес для інженерів-конструкторів, фахівців у галузі теорії пружності, теплофізики, гідро - і аеродинаміки, а також аспірантів і студентів старших курсів технічних вузів. [8]
Робота виконувалася в сучасних CAD та CAE системах, таких як ANSYS та SolidWorks.
Опис основних сучасних САПР систем та систем інженерного аналізу[9].
Опис програмного комплексу Ansys. Детально, з прикладами, викладені основи методу скінченних елементів (на якому побудована математична база Ansys). Детально викладено прийоми поводження з програмою для розрахунку напружено-деформованого стану лінійних, плоских і просторових задач опору матеріалів і теорії пружності. Для широкого кола фахівців в області обчислювальних експериментів, студентів старших курсів, аспірантів та інженерно-технічних працівників, що спеціалізуються на міцнісних розрахунках конструкцій[10].
Книга призначена для інженерів-конструкторів та інженерів-дослідників, що займаються проектуванням і розрахунком машинобудівних конструкцій, а також для студентів технічних спеціальностей вузів [11].
Практичне керівництво для роботи в пакеті тривимірного моделювання SolidWorks на основі переважно машинобудівних прикладів. Книга дозволить пройти по всім основам проектування об'єктів машинобудування: побудова ескізу, створення об'ємної моделі, створення зварних деталей, деталей з листового матеріалу, побудова збірок і генерація креслень у відповідності з ЄСКД. Розглядаються приклади виконання різних конфігурацій деталей, а також деталей на основі поверхонь [12].
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ
Задачею дипломною роботи є розробка методики зовнішнього врівноваження колінчастого валу дизеля засобами ПК ANSYS. Колінчастий вал - це обертова складова в кривошипному механізмі, яка служить для перетворення зусиль, переданих через поршні і шатуни на його кривошипи, у крутний момент, що сприймається валом генератора. Робота, розробленої нами методики перевірюється на прикладі колінчастого валу трициліндрового двотактного дизеля. Кривошипи цього валу розташовані під кутом 120 ° один щодо іншого.
На рис. 2.1 зображено модель колінчастого валу трициліндрового двотактного дизеля.
Рисунок 2.1. - модель колінчастого валу трициліндрового двотактного дизеля
При моделюванні конструкції за основний матеріал було взято Сталь 45
Характеристики матеріалу представлені в табл. 2.1
Таблиця 2.1. - Характеристики матеріалу
|
Найменування параметру |
Значення |
|
|
Модуль пружності Е, Н/м2 |
2.2*1011 |
|
|
Коефіцієнт Пуассона |
0.3 |
|
|
Щільність, кг/м3 |
7800 |
В даній роботі поставлено декілька задач:
- розробка параметричної моделі колінчастого валу на мові APDL;
- розробка методики статичного врівноваження колінчастого валу з використанням можливостей універсального програмного комплексу ANSYS;
- пошук раціональної форми колінчастого валу для врівноваження;
- побудова моделі валу та розробка креслень за допомогою SolidWorks;
3. РОЗРОБКА ЛОГІКО-МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ЗОВНІШНЬОГО ВРІВНОВАЖЕННЯ КОЛІНЧАСТОГО ВАЛУ ДИЗЕЛЯ
Для створення логіко-математичної моделі зовнішнього врівноваження колінчастого валу дизеля використовувалися основні принципи моделювання.
Рисунок 3.1. - Логічна схема зовнішнього врівноваження колінчастого валу
В дипломній роботі було виконано блоки розрахунку, параметризації та проектування.
Принцип роботи логічної схеми зовнішнього врівноваження колінчастого валу:
1. Ручне введення заданих параметрів;
2. побудова розрахункової моделі за допомогою пакету макросів в ANSYS;
3. збереження отриманих результатів у БД ANSYS з розширенням (*.db та *.mac);
4. проведення необхідних розрахунків конструкції, та збереження їх у БД ANSYS з розширенням (*.db, *.rst, *.mac).
5. побудова моделі конструкції у SolidWorks;
6. збереження її у БД SOLIDWORKS з розширенням (*.prt та *.sldprt);
7. побудова креслень конструкції.
4. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ДЛЯ РОЗРОБКИ МЕТОДИКИ СТАТИЧНОГО ВРІВНОВАЖЕННЯ КОЛІНЧАСТОГО ВАЛУ ДИЗЕЛЯ
4.1 Загальні умови зовнішньої врівноваженості машини
При роботі машини на фундаменті передаються, крім статичних сил ваги її ланок, змінні періодичні сили, модулі яких часто досягають значної величини. Ці змінні сили збуджують коливання фундаменту разом з ним коливання всієї машинної установки. Машину, рухливі маси якої збуджують коливання фундаменту, називають зовні неврівноваженою.
Зовнішня неврівноваженість машини є, як правило, шкідливим явищем, і тому її потрібно вміти оцінити і при необхідності зменшити або повністю усунути. З'ясуємо характер динамічних сил, прикладених з боку машини до фундаменту. Можна довести, що такими силами є сили інерції власних мас машини у відносному русі цих мас по відношенню до корпусу машини. Дійсно, при роботі машини, коли вся установка здійснює кооливання разом з фундаментом, рухливі маси машини перебувають у складному русі - переносному разом з корпусом машини і відносному по відношенні до корпусу.
Бажаючи вивчити коливання всієї машинної установки, ми шукаємо переносний рух власних мас машини. Переносний рух системи можна знайти, якщо к заданим силам додати сили інерції мас системи в їх відносному русі і коріолісові сили інерції. Зазначимо, що коріолісові сили інерції рівні нулю, якщо переносний рух є поступальним; якщо цей рух є обертальним, то на практиці коріолісові сили не враховуються, оскільки переносні кутові швидкості ланок машини малі.
Докладені до фундаменту сили ваги ланок машини є силами статичними; збуджують ж коливання фундаменту сили інерції рухливі мас машини в їх відносному русі по відношенню до її корпусу.
Закріпивши в системі ланок машини додаткові рухливі маси так, щоб сили інерції цих мас врівноважували сили інерції основних мас, можна зменшити динамічний вплив всіх мас на фундамент і зменшити амплітуду коливань фундаменту.
Завдання підбору додаткових мас для повного або часткового усунення динамічного впливу машини на фундамент називається завданням її зовнішнього урівноваження.
Так як зовнішню неврівноваженість машини визначають сили інерції її рухливих мас у відносному русі цих мас по відношенню до корпусу машини, умовою повного зовнішнього урівноваження машини буде рівність нулю головного вектора і головного моменту цих сил щодо довільного центру.
Будемо розглядати рух мас машини в системі координат, незмінно пов'язаної з корпусом машини. Позначимо масу елементарної частинки через mi, а її координати в розглянутій системі координат - через xi, yi ,zi. Наводячи сили інерції елементарних мас машини до початку координат, отримуємо в проекціях на осі координат:
, (4.1)
, (4.2)
де - другі похідні від координат за часом;
R - головний вектор інерційних сил;
M0 - головний момент цих сил щодо центра приведення.
Машина буде цілком урівноважена, якщо задовольняються рівності:
; (4.3)
Число цих умов для більшості машин можна зменшити, якщо врахувати деякі їх властивості. ми будемо розглядати машини, маси яких отримують рух від обертового ланки і рухаються в площинах, перепендикулярно до осі обертання цієї ланки. Якщо систему координат взяти так, щоб вісь Oz збігалася з віссю обертання ведучої ланки, координати zi рухомих точок машини будуть залишатися завжди постійними. Тоді для всіх точок дорівнює нулю і умова Rz = 0 випадає, так як рівність, яка встановлює цю умову, тотожньо виконується. Крім того, складова головного моменту М0z збігається з лінією дії вектора зовнішнього реактивного моменту. Тому урівноваження цієї складової може виявитися недоцільним. У задачі зовнішнього урівноваження машини складова М0z, як правило, не розглядається.
У межах зроблених нами обмежень можна звести шість умов (4.3) до чотирьох:
Rx = 0, Ry = 0, M0x = 0, M0y = 0 (4.4)
Ці умови будуть виконуватися при певному взаємному розташуванні мас машини, яке можна з'ясувати, перетворюючи вираз головного вектора і головного моменту. Ми розглядаємо машини з одним ступенем свободи, положення ланок яких задає одна узагальнена координата, наприклад кут повороту ц ведучого ланки. Декартові координати будь-якої точки машини виражаються тоді деякими функціями узагальненої координати: xi = xi (ц), yi = yi (ц), zi = const.
Диференціюючи ці важкі функції часу, отримуємо:
(4.5)
Де і - кутова швидкість і кутове прискорення ведучої ланки.
Підставляючи (4.5) в (4.1) і (4.2) та відкидаючи M0z, отримуємо:
(4.6)
Суми, що входять до (4.6), не залежать від швидкостей точок машини; ці суми залежать тільки від мас машини та їх взаємного розташування. Якщо підібрати маси і їх взаємне розташування так, щоб кожна із сум залишалася завжди рівною нулю, будуть виконані всі умови (4.4) зовнішнього урівноваження машини. Користуючись рівняннями (4.6), умови зовнішнього урівноваження машини можна записати у вигляді:
(4.7)
Можна показати, що вісім цих умов рівносильні чотирьом, так як виконання чотирьох призводить до виконання інших. Для цього існує теорема, що має важливе значення в загальній теорії врівноваження машин. Якщо машина є зовні врівноваженою при рівномірному обертанні ведучої ланки, вона залишається зовні врівноваженою і при будь-якому іншому обертанні ведучої ланки.
З теореми випливає, що система восьми умов (4.7) еквівалентна системі чотирьох умов:
(4.8)
Разом з тим доведено, що завдання зовнішнього урівноваження машини можна розглядати, припускаючи, що провідна ланка здійснює рівномірне обертання; це значно спрощує рішення задачі.
Для з'ясування фізичної сутності умов (4.8) перетворимо їх до іншого виду. Так як маси машини постійні, то можна записати:
(4.9)
Користуючись поняттям про центр мас системи, можна далі записати:
(4.10)
Де М - маса системи;
xs, ys - координати центра мас
Підставив (4.10) в (4.9) отримаємо
(4.11)
Так як zi не залежить від , то
(4.12)
Отримані суми є відцентровими моментами інерції власних мас машини відносно координатних осей xz та yz:
(4.13)
Отже,
(4.14)
Користуючись виразом (4.12) і (4.11), умови (4.8) можна записати так:
(4.15)
Ці умови будуть виконані, якщо
xs = const, ys = const, Ixz = const, Iyz = const. (4.16)
Отримані результати означають, що машина буде зовні врівноваженою, якщо центр всіх її рухомих мас у весь час руху залишається нерухомим і якщо відцентрові моменти інерції, що містять індекс z, будуть постійними. Якщо простежити за виведенням умов (4.16), легко переконатися, що умова збереження незмінним положення центру мас відповідає умові рівності нулю головного вектора сил інерції мас машини, а умова незмінності її відцентрових моментів інерції - умові рівності нулю головного моменту цих сил. Всі вживані на практиці прийоми зовнішнього урівноваження машин спрямовані на більше або менше наближення до умов (4.16).
4.1.1 Умови зовнішньої врівноваженості роторів
Ротором в теорії балансування називають будь-яке обертове тіло. Тому ротором є якір електродвигуна, колінчастий вал компресора, шпиндель токарного верстата, тощо.
Задачу зовнішнього урівноваження таких машин можна звести до більш загальної задачі врівноваження будь-якого обертового твердого тіла. Користуючись теоремою можна вважати обертання тіла рівномірним.
Нехай тіло маси М обертається навколо осі Оz з постійною кутовою швидкістю . Проекціі відцентрової сили інерції елементарної маси mi ротора на осі прямокутної системи координат, вісь Оz якої збігається з віссю ротора, виражаються так:
(4.17)
де і координати елементарної маси (zi = const)
Проекції головного вектора сил інерції мас ротора дорівнюють
(4.18)
Проекція головного моменту цих сил виражається так:
(4.19)
За центр приведення взята довільна точка на осі Оz з якою поєднане початок системи координат.
У виразах (4.17) і (4.18) xs, ys - координати центру мас тіла; - його відцентрові моменти інерції. Розглянуте тіло буде цілком урівноваженим, якщо кожна з проекцій головного вектора і кожна з проекцій головного моменту в будь-який момент часу будуть рівні нулю. З виразу (4.15) та (4.16) випливає, що ця вимога буде задоволена при виконанні наступних чотирьох умов:
xs = 0,ys = 0,Ixz = 0,Iyz = 0. (4.20)
Дві перших умови означають, що точка s - центр мас ротора - повинна лежати на осі обертання. Це є умова рівност і нулю головного вектора сил інерції ротора. Другі дві умови означають, що вісь обертання ротора повинна бути його головною віссю інерції. Це є умовою рівності нулю головного моменту сил інерції ротора відносно будь-якої точки на осі. Всі чотири умови можна виразити так: вісь обертання ротора повинна бути його головною центральною віссю інерції. Такій вимозі можна задовільнити, зокрема, якщо вісь обертання ротора буде його віссю симетрії.
Врівноваження ротора зводиться до підбору в процесі його конструювання, такої форми ротора, яка забезпечувала б виконання умови - вісь обертання є головною центральною віссю інерції. Проте в процесі виготовлення ротора, внаслідок неминучих технологічних похибок і неоднорідності матеріалу, умова (4.20) порушується і будь-який реальний ротор завжди виходить в тій чи іншій мірі неврівноваженим. Ми будемо називати неврівноваженістю порушення у розподілі мас реального ротора, які призводять до невиконання умов (4.20). В залежності від того, які з умов (4.20) порушені, розрізняють три види неврівноваженості роторів: статичну, динамічну і комбіновану.
4.2 Статична неврівноваженність
Неврівноваженість називається статичною, якщо не виконуються перші дві з умов (4.20). У цьому випадку всі неврівноважені маси ротора можна замінити однією так званої наведеної масою m, центр ваги якої зміщений відносно осі обертання на відстань с. При обертанні ротора відцентрова сила приведеної маси P = mсщ2, постійна за модулем і змінна за напрямом, діє на його підшипники, викликаючи їх коливання. Термін "статична неврівноваженість" обумовлений тим, що цей тип неврівноваженості можна виявити не повідомляючи ротору обертового руху. Статичне балансування проводиться на спеціальних пристроях, які за принципом дії поділяються на такі групи: балансувальні паралелі, роликові приладдя та балансувальні ваги.
4.2.1 Допуски на статичну неврівноваженість
Важливим питанням статичного балансування є вибір допустимої неврівноваженості. Допуск на неврівноваженість можна задавати або у вигляді допуску на зміщення центру ваги деталі щодо її осі обертання, або у вигляді добутку ваги деталі на відстань від її центру ваги до осі. Допускаєму врівноваженість вибирають, узгоджуючись з низкою факторів - вагою деталі, кутовою швидкістю її обертання в експлуатації, умовами експлуатації і т.п. Зазвичай допускам неврівноваженість вибирають шляхом зіставлення ваги деталі з модулем відцентрової сили наведеної неврівноваженої маси:
P ? k? (4.21)
Де P - відцентрова сила;
? - вага деталі;
k - коефіцієнт, що враховує ряд факторів.
Різні автори рекомендують різні значення коефіцієнта k в широких межах. Ці значення приймаються меншими для важких деталей і великими для легких.
Якщо балансування здійснюється для зменшення зношування підшипників, за рекомендацією В.В. Шитникова, можна приймати k < 0.5 . З точки зору зовнішнього урівноваження важких деталей рекомендується приймати k < 0.05. У цьому випадку можна користуватися для визначення допустимого небалансу формулою:
? (4.22)
Де с0 - допустиме зміщення центру ваги щодо осі обертання деталі;
щ - кутова швидкість деталі в експлуатаційному режимі;
g - 981 см/сек2.
Виразивши щ через n, де n - число обертів на хвилину, отримаємо:
(4.23)
Для довільного значення коефіцієнта .... формула для с0 прийме вигляд:
(4.24)
4.3 Теоретичні основи методу скінченних елементів
Ідея МСЕ полягає в тому, що будь-яку безперервну величину можна апроксимувати кусково-неперервною функцією, яка будується на значеннях досліджуваної величини в кінцевому числі точок розглянутих елементів.
При побудові дискретної моделі безперервної величини поступають наступним чином:
- Область визначення досліджуваної величини розбивається на кінцеве число елементів, що мають спільні вузлові точки і в сукупності апроксимуючих форму області;
- У розглянутій області фіксуються вузли;
- Використовуючи значення досліджуваної безперервної величини в узлових точках і апроксимуючу функцію, визначаються значення величини всередині області.
Апроксимуючі функції найчастіше вибираються у вигляді лінійних, квадратичних або кубічних поліномів. Поліном, пов'язаний з даним елементом, називається функцією елемента. З цієї точки зору конструкцію можна розглядати як сукупність конструкційних елементів, з'єднаних в кінцевому числі вузлових точок. Якщо відомі співвідношення між силами і переміщеннями для кожного елемента, то можна описати властивості і дослідити поведінку конструкції в цілому. Таким чином, при використанні МСЕ рішення крайової задачі для заданої області шукається у вигляді набору функцій, визначених на кінцевих елементах.
Для побудови СЕ - сітки колінчастого валу використовується скінченні елемент SOLID95 - об'ємний, трьохвимірний 20-ти узловий елемент з 3-ма ступенями свободи. Елемент SOLID95 в змозі використати нерегулярну форму сітки без втрати точності. він має спільні форми переміщень і в стані описувати моделі з викривленими кордонами. Елемент визначається двадцятьма вузлами, що мають три ступені свободи в кожному вузлі: переміщення в напрямку осей X, Y і Z вузлової системи координат. Елемент може мати довільну орієнтацію в просторі.
Елемент SOLID95 має властивості пластичності, повзучості, радіаційного набухання, зміни жорсткості при додатку навантажень, великих переміщень і великих деформацій.
Рисунок 6.4- Скінчений елемент SOLID95
4.3.1 Матриця мас для кінцевого елемента
Для опису процесу пружних коливань скористаємося рівнянням Лагранжа 2-го роду:
(4.25)
Вираз для кінетичної енергії елемента системи має вигляд:
(4.26)
де - щільність елементарного об'єму матеріалу,
- швидкості переміщень елементарних об'ємів.
З урахуванням рівності u=NVe вираз (4.26) має вид:
(4.27)
Введемо поняття матриці мас для кінцевого елемента у вигляді:
(4.28)
5. ОПИС ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ ПРОГРАМНИХ КОМПЛЕКСІВ
5.1 CAE система ANSYS
Програмний комплекс ANSYS 12.1 став основою для побудови моделі колінчастого валу трьохциліндрового двотактного дизеля, та проведення необхідних розрахунків.
ANSYS - універсальна програмна система скінченно-елементного (СЕ) аналізу, яка впродовж останніх 30 років є одним зі світових лідерів у галузі комп'ютерного інжинірингу (CAE, Computer-Aided Engineering) і СЕ рішення лінійних і нелінійних, стаціонарних і нестаціонарних просторових задач механіки деформовного твердого тіла і механіки конструкцій (включаючи нестаціонарні геометрично і фізично нелінійні задачі контактної взаємодії елементів конструкцій), задач механіки рідини і газу, теплопередачі і теплообміну, електродинаміки, акустики, а також механіки зв'язаних полів.
Програмна система СЕ аналізу ANSYS розробляється американською компанією ANSYS Inc. Протягом цього часу фірма ANSYS Inc., безперервно вдосконалюючи технологію, створює потужні, гнучкі та зручні системи СЕ моделювання (ANSYS, DesignSpace, AI Solutions (NASTRAN, ICEM CFD)). Ці CAE-системи призначені для використання в різних галузях виробництва, де забезпечують повноцінну інженерну підтримку проектних розробок при максимальній ефективності витрат на обчислювальну техніку та програмні засоби. Пропоновані фірмою ANSYS Inc. засоби чисельного моделювання та аналізу зручні для користувача, сумісні з іншими пакетами, працюють на різних платформах і дозволяють вирішувати пов'язані задачі механіки та фізики.
Як новачкам, так і досвідченим користувачам ця програма пропонує безперервно зростаючий перелік розрахункових засобів, які дозволяють:
- врахувати різноманітні конструктивні нелінійності;
- вирішити самий загальний випадок контактної взаємодії для просторових тіл складної конфігурації;
- допускають наявність великих (кінцевих) деформацій, переміщень і кутів повороту;
- виконати багатопараметричну оптимізацію в інтерактивному режимі;
- аналізувати вплив електромагнітних полів;
- вирішувати завдань гідро-і аеродинаміки,
а також багато іншого - разом з параметричним моделюванням, адаптивним перестроюванням сітки, використанням р-елементів і обширними можливостями створення макрокоманд за допомогою мови параметричного проектування системи ANSYS - APDL.
5.2 CAD система SolidWorks
SolidWorks - програмний комплекс САПР для автоматизації робіт промислового підприємства на етапах конструкторської та технологічної підготовки виробництва. Забезпечує розробку виробів будь-якого ступеня складності і призначення. Працює в середовищі Microsoft Windows. Розроблено компанією SolidWorks Corporation, нині є незалежним підрозділом компанії Dassault Systemes (Франція). Програма з'явилася в 1993 році і склала конкуренцію таким продуктам, як AutoCAD і Autodesk Mechanical Desktop, SDRC I-DEAS і Pro / ENGINEER.
У SolidWorks використовується принцип тривимірного твердотільного і поверхневого параметричного проектування, що дозволяє конструктору створювати об'ємні деталі і компонувати збірки у вигляді тривимірних електронних моделей, за якими створюються двомірні креслення і специфікації відповідно до вимог ЄСКД.
Опціональні модулі SolidWorks дозволяють розширити базові можливості додатковими функціями по:
Ш створенню фотореалістичних зображень (PhotoWorks);
Ш розпізнаванню дерева побудови та параметризації геометрії імпортованої з інших CAD систем (FeatureWorks);
Ш створенню презентаційних відеороликів виробів у середовищі SolidWorks (SolidWorks Animator);
Ш тривимірному обведенні кабелів електричних систем і трубопроводів (SolidWorks Routing);
Ш створенню автономно переглядаємих креслень і моделей, для обміну інформацією з партнерами, що не мають SolidWorks (eDrawings) і т.д.
6. РОЗРОБКА МОДЕЛІ КОЛІНЧАСТОГО ВАЛУ ТРИЦИЛІНДРОВОГО ДВОТАКТНОГО ДИЗЕЛЯ
6.1 Розробка параметричної моделі колінчастого валу
Для побудови параметричної моделі колінчастого валу трициліндрового двотактного дизеля було розроблено структурну схему параметрів (рис.5.1). В якості параметрів вибрані геометричні характеристики валу та основні механічні та фізичні характеристики матеріалу. Призначення параметрів та іх ідентифікатори наведені на схемі (рис.6.1). Відповідність геометричних параметрів конструкції розмірам наведена на рис.6.2.
Рисунок 6.1 - Структура параметрів моделі колінчастого валу
а
б
Рисунок 6.2 - Параметри геометрії конструкції колінчастого валу
(а - загальні параметри, б - параметри щоки)
6.2 Розробка розрахункової і проектної моделей колінчастого валу
6.2.1 Розрахункова схема
Складові частини колінвалу:
- корінні шийки - опори валу, що лежать в корінному підшипнику, розміщеному в картері двигуна;
- шатунні шийки - опори, за допомогою яких вал зв'язується з шатунами;
- щоки - зв'язують корінні і шатунні шийки.
Модель будується з окремих об'ємних елементів. При побудові колінчастого вала було прийняте рішення будувати окремі об'єми та копіювати ті, що повторюються на встановлену відстань та під встановленим кутом. В точках, які знаходяться на осі обертання UZ на краях колін валу, прикладені граничні умови. З одного боку вал жорстко закріплений, з іншого - обмежені переміщення по осях UX та UY. Відносно осі обертання UZ задана кутова швидкість обертання щ (рад/сек).
Рисунок 6.3 - Розрахункова схема
6.2.2 Розробка алгоритму і макросу побудови розрахункової моделі на мові APDL
Нижче описаний список команд, використаних для побудови комп'ютерної моделі колінчастого валу в ANSYS.
Принцип побудови для окремих складових валу дещо відрізняється. Для моделі щоки ми спочатку будуємо крапки, по ним лінії, з ліній створюються поверхні, об'ємну модель щоки отримуємо шляхом витягування площини. Вал будується одразу об'ємним за допомогою стандартних команд побудови об'ємів.
Опис команд, які використовувалися при виконанні роботи:
- створення точок
K,20,-a/2,-0.65*b/2,0,
де 20 - номер точки, -a/2 - координата по осі Х, -0.65*b/2- координата по осі Y, 0 - координата по осі Z;
- з'єднання точок лінією
LSTR, 11, 20
де 20 та 11 - номера точок, які з'єднуються;
- створення поверхні, обмеженою лініями
AL,15,14,13,16,18,19,17
де 13,14,15,16,17,18,19 - номера ліній, обмежуючих поверхню;
- створення півкола через кінцеві точки та радіус
LARC,20,21,22,-r2,
де 20 та 21 - номера кінцевих точок півкола, 22 - номер точки, яка задає напрямок вигину півкола, -r2- радіус;
- створення об'єма шляхом здвигу початкової поверхні
VOFFST,7,h, ,
де 7 - номер площини, h - відстань, на яку здвигається площина:
- з'єднання точок лінією-сплайном
BSPLIN,36,42,41
Де 36,42,41 - номера ключових точок;
- розрізання площини робочою поверхнею
ASBW, 80
де 80 - номер поверхні;
- об'єднання декількох площин в одну
AADD,18,19
де 18, 19 - номера площин, які об'єднують;
- копіювання об'ємів
VGEN,2,5,8, , , ,l1+h+l2+h1, ,0
де 2 - кількість копій, 5 - номер об'єму, який копіюється, l1+h+l2+h1, ,0 - дистанція, на яку копіюється об'єм вздовж осей, X Y Z відповідно;
- перенесення робочої площини між двома точками
KWPAVE,38,45
де 35, 48 - номера точок;
- створення пологого циліндра, вісь якого перпендикулярна робочій площині
CYL4,0,0.6*b/2,r1
де 0 та 0.6*b/2 - координати центру циліндра, r1 - радіус циліндра;
- задання типу скінченних елементів
ET,1,SOLID95
де SOLID95 - тип кінцевих елементів;
MPDATA,EX,1,,2.2e11
де ЕХ - тип, задаваємої характеристики, 1 - номер матеріалу, 2.2e13 - значення, заданої характеристики;
- розбивка об'єму на сітку скінченних елементів
VMESH,ALL
де ALL - вибираються всі об'єми;
- задання граничних умов
DK,148, , , ,0,ALL, , , , , ,
Де 148 - номер точки на яку задається умова, ALL - закріплення по всіх напрямках;
- задання кутової швидкості обертання
OMEGA,0,0,100,0
де 100 - кількість обертів за одиницю часу.
6.2.3 Побудова розрахункової моделі колінчастого валу в ANSYS
Для побудови параметричної моделі колінчастого було використано мову APDL.
Загальні параметри валу:
l1 = 0.07 м - довжина корінної шийки;
l2 = 0.035 м - довжина шатунної шийки;
rad1 = 0.025 м - радіус корінної шийки;
rad2 = 0.02 м - радіус шатунної шийки.
Параметри щоки:
a = 0.12 м - ширина щоки;
h = 0.02 м - товщина щоки;
r1 = 0.025 м - верхній радіус;
r2 = 0.08 м - нижній радіус.
Параметри матеріалу:
E=2.2e11 Н/м2 - модуль пружності;
mu=0.3 - коефіцієнт Пуассона;
p=7800 кг/м3 - щільність.
Побудова конструкції колінчастого валу трициліндрового двотактного дизеля в програмному комплексі ANSYS 12.1 виконувалася в наступному порядку.
Кроки побудови геометрії колінчастого валу:
1. побудова корінної шийки, шляхом створення циліндру;
2. побудова площини щоки;
3. створення об'єму щоки шляхом витягнення площини (п.2);
4. побудова шатунної шийки шляхом створення циліндру;
5. побудова площини щоки;
6. створення об'єму щоки шляхом витягненя площини (п.5);
7. копіювання побудованих об'ємів (п. 1-6) та повернення їх на заданий кут;
8. копіювання побудованих об'ємів (п. 1-6) та повернення їх на заданий кут;
9. побудова корінної шийки, шляхом створення циліндру.
а б
в г
Рисунок 6.7 - Кроки побудови геометрії
(а - крок 1, б - крок 2, в - крок 3, г - крок 4)
а б
в г
д
Рисунок 6.8 - Кроки побудови геометрії
(а - крок 5, б - крок 6, в - крок 7, г - крок 8)
Розбиття на скінченно-елементну сітку було виконано командою Volumes Free.
Рисунок 6.9 - Скінченно-елементна сітка валу
6.2.4 Побудова моделі колінчастого валу в SolidWorks
Кроки побудови моделі:
1) створення ескізу щоки;
2) витягнення ескізу(п.1) і збереження моделі;
3) створення ескізу корінної шийки;
4) витягнення ескізу(п.3.) і збереження моделі;
5) створення ескізу шатунної шийки;
6) витягнення ескізу(п.5.) і збереження моделі;
7) створення ескізу щоки;
8) витягнення ескізу(п.7.);
9) створення ескізу корінної шийки на площині щоки;
10) витягнення ескізу(п.9) і збереження моделі;
Після цього, з моделей, які маємо, створюємо збірку.
а) б) в)
г) д) е)
є) ж)
Рисунок 6.10 - кроки створення моделі
(а - крок 1, б - крок 2, в - крок 3, г - крок 4, д - крок 5, е - крок 6, є - крок 7 ж - крок 8)
а) б)
в)
Рисунок 6.11 - Кроки побудови моделі
(а - крок 9, б - крок 10, в - збірка)
7. МЕТОДИКА СТАТИЧНОГО ВРІВНОВАЖЕННЯ КОЛІНЧАСТОГО ВАЛУ ТА ЇЇ РЕАЛІЗАЦІЯ ЗАСОБАМИ ПК ANSYS
7.1 Методика статичного врівноваження колінчастого валу
Неврівноваженість - це стан валу, що характеризується таким розподілом мас, яке під час обертання викликає змінні навантаження на опорах валу та його вигин. Зовнішню неврівноваженість колінчастого валу визначають сили інерції його рухливих мас у відносному русі цих мас по відношенню до корпусу машини. Умовою статичного врівноваження валу буде рівність нулю головного вектора цих сил щодо довільного центру.
В наш час проблему зовнішньої неврівноваженості вирішують за допомогою спеціалізованого обладнання - балансувальних верстатів та вимірювальної апаратури. Такий спосіб врівноваження є достатньо практичним та зручним, але потребує постійних витрат на модернізацію верстатів та їх технічне обслуговування, що в свою чергу не завжди є раціональним. Для такого способу балансування використовують заздалегідь врівноважений за кресленням колінвал. Тому метою дипломної роботи є розробка алгоритму, який дозволяє, для неврівноваженої по кресленню деталі, заздалегідь вказати розміри, при яких вона буде врівноважена.
З огляду на широкий спектр використання дизельних двигунів задача зовнішнього врівноваження колінчастого валу дизеля є дуже актуальною, так як його неврівноваженість безпосередньо впливає на термін служби двигуна та якість його роботи. Саме вібраційний стан багато в чому визначає надійність двигуна, інтенсивність і характер зношування підшипників, точність виконання заданого технологічного процесу і т.п.
Цей метод полягає в тому, щоб за допомогою розробленого нами макросу на мові APDL, який включає в себе можливість параметричного побудови конструкції, займатися варіюванням розмірів щоки з метою підбору оптимальної форми, яка б дозволяла вважати його врівноваженим.
Нам відомо, що умовою статичного врівноваження валу є виконання наступних умов:
xs = 0,ys = 0
Тобто точка s - центр мас валу - повинна лежати на осі обертання. Це є умова рівності нулю головного вектора сил інерції валу:
Rx = 0, Ry = 0
Отже, для того щоб статично врівноважити колінчастий вал нам необхідно підібрати такі параметри щоки, при яких ці умови виконуються.
7.2 Реалізація методики статичного врівноваження валу
Робота, розробленої нами методики перевірюється на прикладі колінчастого валу трициліндрового двотактного дизеля. Були встановлені деякі обмеження у варіюванні параметрів, зумовлені особливістю конструкції колінчастого валу даного дизеля:
- параметри, які впливають на довжину вала залишити незмінними;
- параметри, які впливають на висоту валу змінювати не більш ніж на 0,002 м .
Допуск на статичну неврівноваженість колінчастого валу - 0,0000011 м.
У таблиці (Таб. 7.1) представлені результати проведених нами випробовувань, у яких ми варіювали значення параметрів щоки. Відповідно до кожного випробування ми отримували координати центру мас.
Таблиця 7.1. Варіювання параметрами щоки
|
№ |
r2, м |
a, м |
xs,, м |
ys, м |
|
|
1 |
0.08 |
0.12 |
0.1896E-05 |
0.9848E-05 |
|
|
2 |
0.1 |
0.12 |
0.5990E-06 |
0.1283E-05 |
|
|
3 |
0.1 |
0.1 |
-0.1920E-06 |
0.4134E-06 |
|
|
4 |
0.09 |
0.11 |
0.4841E-06 |
0.1965E-06 |
|
|
5 |
0.1 |
0.11 |
0.1380E-05 |
0.7513E-06 |
|
|
.6 |
0.1 |
0.09 |
0.9360E-06 |
0.2457E-07 |
|
|
7 |
0.1 |
0.08 |
0.7023E-07 |
0.6595E-07 |
|
|
8 |
0.08 |
0.13 |
0.1471E-08 |
-0.2929E-06 |
|
|
9 |
0.06 |
0.11 |
-0.7325E-06 |
0.3840E-06 |
|
|
10 |
0.09 |
0.09 |
0.1733E-07 |
0.7733E-06 |
Випробувавши даний метод можемо підвести підсумок. Використовуючи методику підбору параметрів можна досягти повного статичного врівноваження колінчастого валу. Найкращий результат ми отримали у експерименті №7. Наступні експерименти не дали покращення результату. Отже, отримані в експерименті №7 результати показують, що при а = 0.08 м, та r2 = 0.1 м, колінчастий вал трициліндрового двотактного дизеля буде повністю урівноваженим, тобто центр мас лежить на осі обертання валу. Такий висновок ми можемо зробити завдяки отриманим координатам центрів мас xs = 0.7023E-07 м, ys = 0.6595E-07 м. Ці значення не привищують допуск на статичну неврівноваженість, який дорівнює 0,0000011 м.
8. КРЕСЛЕННЯ КОЛІНЧАСТОГО ВАЛУ В SolidWorks
Рисунок 8.1 - Креслення колінчастого валу
9. ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
9.1 Загальні відомості про охорону праці
Закон України "Про охорону праці" від 21.11.02р [13] визначає основні положення по реалізації конституційного права громадян на охорону їхнього життя й здоров'я в процесі трудової діяльності.
В даній роботі потрібно розробити методику статичного врівноваження колінчаcтого валу трициліндрового двотактного дизеля засобами ПК ANSYS. Для виконання роботи використовували комп'ютер. Під час роботи за комп'ютером людина підлягає впливу ряду шкідливих та небезпечних чинників, що пов'язано з можливістю отримання травм та професійних захворювань, тому питання охорони праці розглянуте стосовно забезпечення здорових та безпечних умов експлуатації комп'ютера оператором.
9.2 Виробнича санітарія
Робота проводилась в обчислювальному центрі, що перебуває на кафедрі ДПМ. У приміщенні знаходились два робочих місця, на яких розташовано два комп'ютери. Розміри приміщення: довжина - 3 , ширина - 5 , висота - 3,5 , тобто загальна фактична площа складає 15 . Відповідно до санітарних норм [14] площа, що відводиться для робочого місця з комп'ютером повинна бути не менш ніж 6 , а для робочого місця без комп'ютера - не менш 4,5 .
Таким чином необхідна площа для двох робочих місць із установленими комп'ютерами складає 12 , що не перевищує фактичну. Об'єм даного приміщення: 3·5·3,5=52,5.
Перелік шкідливих та небезпечних факторів, які діють при роботі на комп'ютері наведений в табл. 9.1 згідно з ГОСТ 12.0.003-74* [15].
Таблиця 9.1 - Небезпечні та шкідливі фактори
|
Найменування чинника |
Джерело походження |
Параметр, що нормується та нормативне значення |
|
|
1. Підвищений рівень шуму |
Вентилятор, система освітлення, друкувальні прилади |
Рівень звуку La=50 дБ (А) [16] |
|
|
2. Підвищене значення напруги в електричній мережі |
Блок живлення |
I=0,6mA; U=36B [17] |
|
|
3. Підвищена пульсація світлового потоку |
Газорозрядні лампи |
К.п=5% [18] |
|
|
4. Рівень електромагнітних випромінювань |
ЕПТ монітора, системний блок, мережа живлення |
Відстань - 50см навколо ПК 25кГц-25В/м [19] |
|
|
5. Ультрафіолетове випромінювання |
Комп'ютер |
Щільність потоку ультрафіолетового випромінювання 10 Вт/м [19] |
|
|
6. Недолік природного освітлення |
Неправильне планування розташування комп'ютерів |
КПО, eN [18] |
|
|
7. Вібрація |
Вентиляційна система |
Віброприскорення, м/с ; віброшвидкість, м/с або їх рівні LA, LV, дБ; LV=75 дБ [20] |
|
|
8. Виробничий пил |
Статична електрика накопичена на електричній поверхні комп'ютера |
ГДК=4мг/м3 [21] |
|
|
9. Емоційні перенавантаження, напруга зорового аналізатору |
Складність виконання завдання |
Зниження реакції користувача на звук і світло на (40-50)% [19] |
|
|
10. Несприятливі температури мікроклімату |
Незадовільна работа опалення або вентиляцій |
Температура, t°c ;вологість, ц % ;швидкість руху повітря, м/с [21] |
9.2.1 Параметри мікроклімату
По енерговитратах організму, проведення науково-дослідної роботи відноситься до категорії Iа (легкої фізичної), тому що робота дослідження проводиться сидячи, не вимагає систематичного фізичного навантаження (витрата енергії при проведенні роботи до 139 Вт/год, для виконання цієї роботи необхідні оптимальні параметри мікроклімату (табл.10.2) [21]).
Таблиця 9.2 - Оптимальні параметри метеорологічних умов.
|
Період року |
Категорія робіт |
Температура повітря, °С |
Вологість, % |
Швидкість руху повітря, м/с |
|
|
Холодний |
Легка Iа |
22-24 |
40-60 |
0,1 |
|
|
Теплий |
Легка Iа |
23-25 |
40-60 |
0,1 |
Досягнення нормативних метеорологічних умов приходить за допомогою кондиціонерів, у зимовий час приміщення опалюють. В холодний період року обмін повітря здійснюється за допомогою провітрювання і опалення згідно до СНиП 2.04.05-92 [22].
9.2.2 Виробниче освітлення
Стан освітлення виробничих, службових, і допоміжних приміщень регламентується ДБН В.2.5-28-2006[18].
Виконана робота відноситься до III розряду зорової роботи, бо найменший розмір об'єкту 0,3-0,5 мм. Відповідно до цього розряду використовується суміщене освітлення, яке складається з природного освітлення (бічне, одностороннє), здійснюване через світлові прорізи в зовнішніх стінах, і система штучного рівномірного загального висвітлення за допомогою люмінесцентних ламп.
Штучне освітлення нормується мінімальною освітленістю Emin , рівної 200 лк, і здійснюється світильниками типу ЛСП 01 2x80 з лампами ЛД 80. Нормування суміщеної освітленості здійснюється коефіцієнтом природного освітлення (КПО) та обчислюється по формулі:
(9.1)
де еH - нормований коефіцієнт освітленості, для III розряду зорової праці, дорівнює 1,2;
mN - коефіцієнт світлового клімату, становить 0,9 (бо вікна виходять на північ);
N - номер групи забезпеченості природнім світлом (для м. Харкова дорівнює 2).
Згідно з формулою (9.1) маємо: е2 = 1,2 ·0,9 = 1,08 ? 1,1 %
Для створення комфортних умов зорової праці високої точності необхідні наступні дані по нормах освітлення, які наведено в табл. 9.3.
Таблиця 9.3 - Характеристика виробничого освітлення
|
Характеристика зорової праці |
Мінімальний розмір об'єкту розрізнення, мм |
Фон |
Контраст з фоном |
Розряд та під- розряд зорової роботи |
Нормоване значення характеристик освітлення |
|||
|
Природного освітлення, % |
Штучне освітлення |
|||||||
|
Комбіноване, лк |
Загальне,лк |
|||||||
|
Висока точність |
0,3 - 0,5 |
Світлий |
Великий |
III г |
1,1 |
400 |
200 |
9.2.3 Шум і вібрація
Одним з найбільш розповсюджених факторів зовнішнього середовища, які несприятливо впливають на людину, є шум. На робочих місцях у приміщенні шум створюється установками кондиціонування повітря, перетворювачами напруги, принтерами, високошвидкісними приводами CD-ROM і іншим устаткуванням.
Згідно з ГОСТ 12.1.003-83* [16] в приміщеннях на робочому місті працівника при вирішенні задач, які потребують концентрації уваги, рівні шуму не повинні перевищувати 50 дБА. Для зменшення рівня шуму використовуються демпфируючі матеріали. Рівень вібрації згідно з ДСТУ ГОСТ 12.1.012:2008 [20] не повинен перевищувати 75 дБ, а віброприскорення - 33 дБ. Основними методами захисту від шуму й вібрації є наступні:
- зниження шуму й вібрації в джерелі та на шляху поширення;
- застосування індивідуальних засобів захисту та організаційно-профілактичні методи захисту.
9.2.4 Електромагнітні випромінювання
Повітря зовнішнього середовища повинно містити позитивні та негативні іони (табл.9.4.) [19].
Таблиця.9.4 - Рівні іонізації повітря приміщень при роботі на комп'ютері.
|
Рівні |
Кількість іонів в 1 см повітря |
||
|
Позитивні |
Негативні |
||
|
Мінімально необхідні |
400 |
600 |
|
|
Оптимальні |
1500 - 3000 |
3000 - 5000 |
|
|
Максимально припустимі |
50000 |
50000 |
Електронно-променева трубка, як одна зі складових комп'ютера, є джерелом електромагнітного випромінювання (ЕМВ). Екран монітора генерує кілька типів випромінювання, у тому числі: електромагнітне, ультрафіолетове й інфрачервоне випромінювання.
Напруга електромагнітних полів у діапазоні 1 ч 12 кГц, 60 ч 300 кГц по магнітній і електричній складовій повинні відповідати вимогам до ДСанПіН 3.3.2-007-98 [19], (табл.9.5).
Загальні способи захисту від впливу електромагнітного випромінювання досягається збільшенням відстані між джерелом та робочим місцем, зменшенням потужності випромінювання.
Таблиця 9.5 - Допустимі параметри електричних неіонізуючих випромінювань і електростатичного поля
|
Види поля |
Допустимі параметри поля |
Допустима поверхнева щільність потоку (інтенсивність потоку енергії), Вт/м2 |
||
|
За електричною складовою (Е), В/м |
За магнітною складовою (Н), А/м |
|||
|
Напруженість електромагнітного поля |
||||
|
60 кГц до 3 мГц |
50 |
5 |
||
|
3 кГц до 30 мГц |
20 |
- |
||
|
30 кГц до 50 мГц |
10 |
0,3 |
||
|
30 кГц до 300 мГц |
5 |
- |
||
|
300 кГц до 300 мГц |
- |
- |
10 |
|
|
Електромагнітне поле оптичного діапазону в ультрафіолетовій частині спектру ... |
Подобные документы
Службове призначення колінчастого валу, його конструктивні різновиди і технічні умови виготовлення. Основні елементи колінчастого вала двигуна. Матеріал і способи одержання заготовок. Варіанти базування колінчастого валу. Типовий технологічний маршрут.
реферат [942,5 K], добавлен 16.08.2011Відновлення черв’ячного валу плазмовим напиленням з врахуванням економічної доцільності. Розробка технології його проведення на прикладі валу лебідки черв’ячної з ручним приводом. Оцінка ступеню зношеності деталі, послідовність поверхневої обробки.
дипломная работа [960,9 K], добавлен 07.10.2013Опис призначення та конструкції валу коробки передач. Встановлення кількості маршрутів. Вибір раціонального способу ремонту. Розрахунок режимів різання. Розробка технологічного процесу усунення дефектів. Знаходження прейскурантної вартості нової деталі.
курсовая работа [630,1 K], добавлен 17.10.2014Розробка методики задання і контролю радіальних відхилень поверхні, утворюючої циліндр валу модельної трибосистеми "вал–втулка" для експериментальних досліджень мастильних матеріалів та присадок до них на спроектованому і виготовленому приладі тертя.
автореферат [28,3 K], добавлен 11.04.2009Определение приведенного к валу двигателя суммарного момента инерции редуктора, лебедки, груза. Расчет приведенного к валу момента сопротивления при подъеме, спуске. Значение мощности на валу редуктора. Причина отличия мощности при подъеме и спуске груза.
контрольная работа [179,2 K], добавлен 04.01.2011Определение размеров конвейера. Проверка прочности ленты и выбор редуктора. Расчет тягового усилия конвейера, мощности приводного электродвигателя, момента на приводном валу при пуске, коэффициента перегрузки ленты, тормозного момента на валу двигателя.
курсовая работа [103,6 K], добавлен 22.02.2015Основные требования, предъявляемые к вертикальному валу цепного конвейера. Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Определение передаточного числа привода и его ступеней. Расчет цилиндрической зубчатой передачи. Допускаемые контактные напряжения.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.01.2013Граничні відхилення і граничні розміри отвору і валу. Визначення відхилень і допусків на виготовлення калібрів, схема розташування полів. Проектування робочого креслення калібра скоби, пробки та специфікації до них, граничні й виконавчі розміри.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 19.11.2015Назва та призначення виробу. Вимоги до виробу і матеріалів. Аналіз напрямку моди. Розробка та аналіз моделей-пропозицій, вибір основної моделі. Опис зовнішнього виду моделі куртки жіночої. Побудова креслень деталей одягу. Розробка лекал на модель.
курсовая работа [33,3 K], добавлен 14.10.2010Технічний опис моделі, конструктивні особливості. Структурна таблиця деталей взуття. Припуски на шви. Проектування деталей верху. Коефіцієнти для розрахунку положення базисних ліній. Опис процесу проектування деталей низу в середовищі AutoCAD 2011.
контрольная работа [36,2 K], добавлен 08.10.2016Характеристика сучасного і перспективного напрямку моди. Історія появи піжами. Вибір і характеристика матеріалів для пошиття піжами. Основні виміри фігури, опис моделі. Характеристика методу побудови креслення. Технологічна послідовність обробки піжами.
дипломная работа [754,4 K], добавлен 11.09.2014Технологія швейного виробництва та його механізація. Опис зовнішнього вигляду моделі, обґрунтування вибору матеріалів та методів обробки. Розрахунок продуктивності праці. Послідовність технологічної обробки виробу. Вибір організаційної форми потоку.
дипломная работа [127,5 K], добавлен 16.09.2010Процесс управления качеством редуктора цилиндрического, его служебное назначение, принцип работы. Размерные связи и связи свойств материалов. Проект процесса сборки и поэтапного технологического процесса изготовления шестерни на промежуточном валу.
курсовая работа [130,3 K], добавлен 20.01.2011Визначення погонної місткості ковшів, опору руху і натягу ланцюгів елеватора для транспортування пшениці. Розрахунок приводу транспортера й ланцюгової передачі. Уточнюючий розрахунок осі і валу. Вибір підшипників, шпонок, муфти. Опис роботи транспортера.
контрольная работа [297,4 K], добавлен 25.04.2011Вибір електродвигуна, кінематичний розрахунок. Розрахунок параметрів зубчастих коліс, валів редуктора. Конструктивні розміри шестерні і колеса. Вибір підшипників кочення. Перевірка шпоночних з'єднань. Вибір та розрахунок муфти. Робоче креслення валу.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 19.02.2013Розробка й конструкційно-технічний аналіз креслення деталі. Призначення зазначених посадок. Визначення розмірів і відхилень. Характеристика матеріалу деталей і опис способу його одержання. Вибір виду заготівлі. Опис технологій виконання окремих операцій.
курсовая работа [34,8 K], добавлен 26.11.2010Аналіз умов роботи валу рециркуляційного димотягу. Вибір газів для плазмового напилення. Попередня механічна обробка. Розробка конструкції та розрахунок товщини покриття. Технологія відновлення великогабаритних валів рециркуляційних вентиляторів ТЕС.
курсовая работа [955,6 K], добавлен 23.12.2014Навантажувальна і гвинтова характеристики дизеля з газотурбінним наддувом. Побудова залежностей годинної і питомої ефективної витрати палива і повітря, ККД, середнього ефективного тиску наддуву від потужності дизеля. Аналіз системи змащування двигуна.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 14.02.2013Процес фрезерування, призначення та класифікація фрез. Характеристика та опис конструкції шнекової фрези. Види моделів та їх похибок. Створення математичної моделі для дослідження завантаження зуборізної шнекової фрези, розрахунки та аналіз результатів.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 18.04.2009Аналіз основних технічних даних двигуна-прототипу. Термодинамічний та газодинамічний розрахунок газотурбінної установки. Системи змащування, автоматичного керування і регулювання, запуску. Вибір матеріалів. Розрахунок на міцність лопатки і валу турбіни.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 09.04.2012
